Technische Hoogtepunt TTT: Auralisatie van Hybride Vleugel Lichaamsvliegtuigen Viaduct Geluid van Systeemruis Voorspellingen

Anonim

Onderzoeksdoel
Er wordt onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van een gevalideerd middel voor het auraliseren van geïntegreerde vliegtuigovervliegruis met behulp van bronruisvoorspellingen uit het NASA Aircraft Noise Prediction Program (ANOPP). Het vermogen om een ​​gesimuleerd viaduct te helen, dat wil zeggen om een ​​hoorbaar geluid te produceren, heeft meerdere voordelen. Het biedt een manier om het maatschappelijke voordeel van concepten met lage ruis voor belanghebbenden tot uitdrukking te brengen in een vorm die inherent begrijpelijk is. Het biedt ook een feedbackmechanisme voor de technoloog die concepten voor geluidsreductie ontwikkelt.
Het huidige werk, ondersteund door het NASA Integrated Systems Research Program (ISRP), het Environmental Responsible Aviation Project, en het NASA Fundamental Aeronautics (FA) Program Aeronautical Sciences Project, toont de geluidsvoordelen van een toekomstige configuratie van een hybride vleugellichaam (HWB) ten opzichte van een huidig ​​technologie-vliegtuig door middel van auralisatie.
Nadering
Recent werden systeemgeluidbeoordelingen uitgevoerd voor een toekomstige HWB-vliegtuigconfiguratie, waarbij werd aangetoond dat het voertuigconcept in staat was om het NASA N + 2 subsonische transportsysteemniveau-geluiddoel van 42 dB cumulatieve reductie in effectief waargenomen geluidsniveau ten opzichte van de FAA te overschrijden Niveau 4 geluidscertificeringsniveau [1]. Het HWB-concept haalt veel van zijn ruisonderdrukking door de motoren boven het voertuig te plaatsen, waardoor het motorgeluid wordt afgeschermd van mensen op de grond.
De benadering van de auralisatie maakte gebruik van componentruisvoorspellingen van ANOPP, inclusief conventionele ruisbehandelingen, afscherming en geavanceerde technologieën voor ruisonderdrukking om de ruis te synthetiseren die is geassocieerd met zowel motor (ventilator, kern en jet) als cascobronnen (landingsgestel, lat en achterrand) . Het auralisatieproces verandert eerst onhoorbare frequentiedomeinvoorspellingen in hoorbare druktijdgeschiedenissen, en doet dat op een manier die een natuurlijke, soepele overgang in het geluidskarakter mogelijk maakt naarmate de emissiehoek van de bron tijdens de vlucht verandert. De druktijdgeschiedenissen worden vervolgens doorgegeven van de bron naar een waarnemer op de grond, rekening houdend met sferisch spreidingsverlies, atmosferische absorptie, Doppler-effecten en reflecties van de grond. Een laatste verwerkingsstap in auralisatie maakt het mogelijk dat het viaductscenario in de context van een volledig interactieve, virtuele omgeving wordt geplaatst, zodat laboratoriumonderzoeken van menselijke subjectieve respons kunnen worden uitgevoerd onder realistische, gesimuleerde luisteromstandigheden buitenshuis.
Auralisaties werden gecreëerd voor drie bedrijfsomstandigheden (benadering, vol vermogen en bezuiniging) en de resultaten werden gevalideerd door vergelijking met metrieken verkregen met behulp van ANOPP [2]. Rechte en vlakke trajecten onder elke werkingsconditie werden geselecteerd om vergelijkingen met fly-overgeluid van een tweelingarm passagiersvliegtuig van tegenwoordig te vergemakkelijken, dat wil zeggen een Boeing 777-achtig vliegtuig met GE90-achtige motoren.
De volgende video toont op dramatische wijze de ruisvoordelen van het HWB-vliegtuig ten opzichte van het huidige verkeersvliegtuig voor een rechte en vlakke baan onder een naderende werkingsconditie bij een waarnemer aan de zijkant van de vliegbaan. Auralisaties voor andere vliegomstandigheden en waarnemerslocaties zijn even overtuigend [2].

NASA heeft een softwaretool ontwikkeld, het NASA Aircraft Noise Prediction Program (ANOPP), dat een beproefde manier is om geluid van vliegtuigovervliegingen te "auraliseren" of te renderen met behulp van bronruisvoorspellingen voor de motoren en het casco. Deze videosimulatie gemaakt met behulp van ANOPP toont het dramatische ruisverschil tussen een huidig ​​vliegtuig en een hybride vleugellichaamsvliegtuig met bovenliggende motoren die over enkele decennia zouden kunnen vliegen. Het verminderen van vliegtuiggeluid voor gemeenschappen rond luchthavens is een belangrijk doel van NASA Aeronautics. Wetenschappers op het gebied van luchtvaart gebruiken ANOPP om het potentiële voordeel van geluidsarme concepten voor het ontwerpen van vliegtuigen te illustreren; het geeft ook waardevolle feedback aan de mensen die deze concepten voor geluidsreductie ontwikkelen. Het werk aan ANOPP wordt ondersteund door het NASA Integrated Systems Research Program Environmental Environment Responsible Aviation Project en het NASA Fundamental Aeronautics Program Aeronautical Sciences Project.

Prestatie
Dit werk vertegenwoordigt een cruciale en mogelijkmakende stap van het koppelen van bronruis-synthese en fly-over / voortplantingssimulatie met de bronruisvoorspellingsmogelijkheden van het systeemruisvoorspellingsprogramma ANOPP. De resultaten tonen aan dat auralisatie op basis van bronruisvoorspellingen consistent is met, en complementair is aan, systeemruisvoorspellingen alleen. Met deze mogelijkheid is het nu mogelijk om de menselijke respons op viaductgeluid van huidige vliegtuigen en toekomstige concepten te beoordelen door systematisch bronvermogensreducties te evalueren binnen de context van een simulatie op systeemniveau.
Toekomstwerk
Tijdens FY 13 wordt er extra ontwikkelingswerk uitgevoerd om auralisatie en systeemruisvoorspellingstools beter te integreren, met name de aankomende ANOPP2. Een voorlopige auditieve functie is gepland als onderdeel van de oorspronkelijke ANOPP2-release eind FY 13. Dit werk wordt uitgevoerd onder het NASA FAP Aeronautical Sciences Project. Validatie en meer complete mogelijkheden worden geïntroduceerd in FY 14-18. Gelijktijdig met de ontwikkeling van kerncapaciteiten zijn module-specifieke ontwikkeling en systeemruisbeoordelingen ter ondersteuning van het NASR ISRP Environmental Responsible Aviation-project en de NASA FA High Speed, Fixed Wing en Rotary Wing-projecten.
Referenties
[1] Thomas, RH, Burley, CL en Olson, ED, "Hybrid wing-aircraft-systeemgeluidsbeoordeling met voortstuwingsvliegtuigaëroakoestische experimenten, " International Journal of Aeroacoustics, Vol. 11, No. 3 + 4, 2012, pp. 369-410.
[2] Rizzi, SA, Aumann, AR, Lopes, LV en Burley, CL, "Auralisatie van viaductvoorspellingen van hybride vleugelvliegtuigen door systeemruis, " 51e AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA-2013-0542, Grapevine, TX, 2013.
Contactpunt
Dr. Stephen A. Rizzi
Structurele Akoestiek
NASA Langley Research Center
Hampton, VA 23681


TTT Technische hoogtepunten
Website TTT-project
Website van het TACP-programma

menu
menu